Fitness Science

Spieren zijn verantwoordelijk voor het maken van bewegingen door middel van spiercontracties. Spieren zijn opgebouwd uit verschillende spiervezels, die weer zijn opgebouwd uit myofibrillen. Myofibrillen bestaan op hun beurt weer uit vele sarcomeren die achter elkaar liggen. Een sarcomeer is de kleinste functionele eenheid in een spier en zorgt uiteindelijk ervoor dat een spier samen kan trekken.

Adenosinetrifosfaat (ATP) is de brandstof die de energie levert aan vrijwel alle cellulaire processen die energie nodig hebben. ATP is de brandstof die contractie van de spieren mogelijk maakt. Hieronder staat de reactie weergegeven waarmee er met behulp van ATP energie vrijkomt. Deze reactie is omkeerbaar zodat de ATP voorraad aangevuld kan worden.

Tijdens intensieve inspanning die langer dan enkele seconden wordt volgehouden is de anaerobe glycolyse sterk actief. Een van de eindproducten van de anaerobe glycolyse is lactaat. Normaal gesproken kan lactaat verder verwerkt worden in de aerobe systemen, maar deze kunnen tijdens intensieve inspanning boven een bepaald niveau de productie van lactaat niet geheel verwerken. De intensiteit waarboven het aerobe systeem de lactaatproductie niet meer kan verwerken en er dus een sterke toename in de concentratie lactaat plaatsvindt wordt de lactaat drempel genoemd. 

Testosteron is het mannelijke geslachtshormoon dat in de puberteit zorgt voor de ontwikkeling van de secundaire mannelijke geslachtskenmerken zoals een zwaardere stem en baardgroei, maar het heeft ook effecten op skeletspierweefsel. Testosteron veroorzaakt zowel direct, door testosteronreceptoren op de spiervezels, als indirect, door groeihormoon productie in de hypofyse te stimuleren, hypertrofie in spierweefsel. Vanwege de door testosteron veroorzaakte spierhypertrofie, neemt de spierkracht snel toe. Echter is dit niet de enige reden dat de spierkracht toeneemt. Testosteron kan namelijk ook binden met receptoren op neuronen (zenuwcellen). Hierdoor kan het de hoeveelheden neurotransmitter en de structurele opbouw van de neuronen beïnvloeden. Door deze interacties kan testosteron zowel de spiermassa als het krachtleveringspotentieel vergroten.

De hoeveelheid kracht die een sarcomeer kan leveren is, buiten de relatieve lengte waarop de sarcomeren op dat moment functioneren, afhankelijk van hoe snel de sarcomeer moet samentrekken. Het kost immers tijd om cross-bridges te vormen en kracht te leveren, dus als de filamenten een grotere snelheid hebben kunnen er minder myosinekopjes tegelijkertijd aanhechten en is de totale kracht dus lager.

De hoeveelheid kracht die een sarcomeer en dus ook een spier kan leveren is onder andere sterk afhankelijk van de lengte van de sarcomeer waarop deze kracht moet leveren. Dit wordt veroorzaakt door de mate waarin de actine en myosine filamenten elkaar overlappen op een bepaalde lengte. Hoe groter het aantal myosinekopjes dat kan aanhechten aan een actine filament, hoe groter de kracht is die geleverd kan worden.

Echter als de sarcomeer sterk verkort, kan het voorkomen dat tegenoverliggende actine filamenten met elkaar in aanraking komen en over elkaar heen schuiven. Hierdoor kunnen er minder crossbridges gevormd worden tussen de actine en myosine filamenten en neemt de kracht af.

In de figuur is te zien dat een sarcomeer kracht opbouwt naarmate de sarcomeerlengte toeneemt tot een piek, waarna de kracht weer afneemt vanwege de afname in overlappend oppervlak van de filamenten.

Referenties:

-Wilmore, J.H., Costill, D.L., Kenney, W.L. (2008). Structure and function of exercising muscle. Physiology of Sport and Exercise Fourth Edition. USA Human Kinetics.

Er zijn verschillende manieren waarop een spier en dus ook een sarcomeer kan samentrekken en kracht leveren: concentrisch, isometrisch en excentrisch.

– Concentrische contractie: Een concentrische contractie is de meest bekende en houdt in dat de sarcomeer tijdens de contractie verkort. De kracht die door de verkorting van de sarcomeren geleverd wordt zorgt ervoor dat de spier korter wordt en het bijbehorende gewricht van positie verandert.
– Isometrische contractie: Tijdens een isometrische contractie levert een sarcomeer wel kracht, maar verandert de lengte van de sarcomeer niet. De positie van de ledematen verandert dus niet, wat van pas komt bij houdingsregulatie of het overbrengen van momenten. Dat de lengte van de sarcomeer niet verandert betekent echter niet dat constant dezelfde cross-bridges de kracht leveren. Gedurende een isometrische contractie worden er constant cross-bridges gevormd en verbroken, maar dit resulteert dus niet in een beweging in het betrokken lichaamsdeel.
– Excentrische contractie: Een excentrische contractie houdt in dat een spier kracht levert maar tegelijkertijd in lengte toeneemt. De sarcomeer wordt door een externe kracht langer gemaakt terwijl de cross-bridges kracht leveren tegen de externe kracht in. Dit heeft als gevolg dat de spier, ondanks de geleverde kracht, langer wordt.

Referenties

-Wilmore, J.H., Costill, D.L., Kenney, W.L. (2008). Structure and function of exercising muscle. Physiology of Sport and Exercise Fourth Edition. USA Human Kinetics.